引用本文
朱逸青, 陈更生, 刘勇, 石学文, 吴伟, 罗超, 杨雪, 杨雨然, 邹源红. 四川盆地南部凯迪阶—埃隆阶层序地层与岩相古地理演化特征[J]. 石油勘探与开发, 2021,48(5): 974-985.
ZHU Yiqing, CHEN Gengsheng, LIU Yong, SHI Xuewen, WU Wei, LUO Chao, YANG Xue, YANG Yuran, ZOU Yuanhong. Sequence stratigraphy and lithofacies paleogeographic evolution of Katian Stage - Aeronian Stage in southern Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration & Development, 2021,48(5): 974-985.  
Doi: 10.11698/PED.2021.05.09
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四川盆地南部凯迪阶—埃隆阶层序地层与岩相古地理演化特征
朱逸青, 陈更生, 刘勇, 石学文, 吴伟, 罗超, 杨雪, 杨雨然, 邹源红
中国石油西南油气田公司,成都 610051

第一作者简介：朱逸青（1987-）,男,湖北荆州人,博士,中国石油西南油气田公司页岩气研究院博士后,主要从事页岩气地质综合研究。地址：四川省成都市中国石油西南油气田公司,邮政编码：610051。E-mail：zhuyiqing420@petrochina.com.cn

收稿日期: 2020-12-11 修回日期: 2021-08-30
基金项目: 中国石油重大工程技术现场试验项目“深层页岩气地质综合评价技术现场试验”（2019F-31-01）; 中国石油西南油气田公司博士后项目“四川盆地南部五峰组—龙马溪组沉积环境及其对页岩储层的控制作用研究”（20200304-03）
摘要

以四川盆地南部110口页岩气评价井的岩性、沉积构造、笔石带、无机地球化学特征以及电性资料为基础,利用扫描电镜矿物定量分析技术,对上奥陶统凯迪阶—赫南特阶至留系兰多列维统鲁丹阶—埃隆阶进行层序划分并分析沉积特征与四级层序演化规律。目的层可以划分为SQ1、SQ2两个层序,依据奥陶系—志留系沉积背景、目的层伽马值以及铀与钍的质量分数之比可以识别5个最大海泛面和12个体系域,根据体系域及其组合,可划分8个四级层序,由老至新为Pss1—Pss8。确定了川南地区凯迪阶—埃隆阶优势页岩岩相的发育时期,预测了发育规模,最优质的岩相包括含白云石/方解石硅质页岩相、硅质页岩相、含黏土硅质页岩相、含长石硅质页岩相,主要发育在威远、渝西、泸州地区的Pss3—Pss5和长宁西部—泸州北部—渝西中部地区的Pss6以及长宁地区的Pss3—Pss4,次优质的硅质黏土质页岩相主要发育在Pss6的泸州地区南部—长宁地区（不含长宁西部）、威远地区东部—渝西地区北部以及泸州地区南部的Pss7、泸州地区北部—威远地区—渝西地区的Pss8。建立了川南地区凯迪阶—埃隆阶四级层序演化模型,Pss1—Pss8海平面经历6退5进,冰期后的第1次海侵SQ2-MFS1是级别最大的一次海泛面。图6表1参32

关键词: 四川盆地南部; 凯迪阶—埃隆阶; 五峰组; 龙马溪组; 层序地层; 岩相古地理
中图分类号:TE122.3 文献标志码:A 文章编号:1000-0747(2021)05-0974-12
Sequence stratigraphy and lithofacies paleogeographic evolution of Katian Stage - Aeronian Stage in southern Sichuan Basin, SW China
ZHU Yiqing, CHEN Gengsheng, LIU Yong, SHI Xuewen, WU Wei, LUO Chao, YANG Xue, YANG Yuran, ZOU Yuanhong
PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company, Chengdu 610051, China
Abstract

Based on the lithologies, sedimentary structures, graptolite zones, inorganic geochemical characteristics, electrical data of 110 shale gas wells in southern Sichuan Basin and the mineral quantitative analysis technology of scanning electron microscope, the stratigraphic sequences of Upper Ordovician Katian Stage-Himantian Stage-Silurian Rhuddanian Stage-Aeronian Stage are divided, the sedimentary characteristics and fourth-order sequence evolution are analyzed. The target layer can be divided into two sequences, SQ1 and SQ2. According to Ordovician-Silurian sedimentary background, target layer GR and w(U)/ w(Th), 5 maximum flooding surfaces and 12 system tracts are identified. According to system tracts and their combinations, eight fourth-order sequences are identified, namely, Pss1-Pss8 from old to new. The development period and scale of dominant shale facies from Katian stage to Aeronian stage in southern Sichuan are restored. The best-quality dolomite/calcite-bearing siliceous shale facies, siliceous shale facies, clay-bearing siliceous shale facies and feldspar-bearing siliceous shale facies mainly occur in Pss3-Pss5 of Weiyuan, Western Chongqing and Luzhou, Pss6 of Western Changning-Northern Luzhou- Central Western Chongqing and Pss3-Pss4 of Changning. The siliceous clay shale facies second in quality mainly occurs in Pss6 of Southern Luzhou-Changning area (excluding Western Changning area), Pss7 of Eastern Weiyuan- Northern Western Chongqing- Southern Luzhou and Pss8 of Northern Luzhou-Weiyuan-Western Chongqing. The fourth-order sequence evolution model of Katian stage-Aeronian stage in southern Sichuan is established. During the depositional period of Pss1-Pss8, the sea level had six regressions and five transgressions, and the first transgression SQ2-MFS1 after glaciation was the largest flooding surface.

Keyword: southern Sichuan Basin; Katian Stage-Aeronian Stage; Wufeng Formation; Longmaxi Formation; sequence stratigraphy; lithofacies palaeogeography
0 引言

上奥陶统五峰组— 下志留统龙马溪组凯迪阶— 埃隆阶的富有机质页岩厚度大、品质优、勘探程度高、实施效果好, 是目前中国主力的页岩气勘探开发层段[1, 2, 3, 4]。中国石油天然气集团有限公司（后文简称“ 中国石油” ）在初期的四川盆地及周缘五峰组— 龙马溪组资源调查、评层选区阶段中, 建立了当时较为成熟的分层方案[5], 主要应用于长宁、威远、昭通页岩气示范区[6, 7, 8, 9], 在分层方案建立不久后, 中国学者初步认识到分层方案在跨区连井对比时存在穿时现象[10], 但由于当时缺乏昭通、长宁示范区与威远示范区间过渡区域的钻井资料, 便未对分层方案及时调整。随着泸州地区深层页岩气的勘探突破和页岩气大规模快速上产[11], 分层方案亟待作出新一轮的调整, 以便更精确地预测目的层段。

层序分层是广泛运用于油气勘探领域的一套综合分层方法[12, 13], 细粒岩的层序分层一直是攻关的重点和难点, 主要难点在四级和五级层序[14]。四川盆地南部（后文简称“ 川南地区” ）五峰组— 龙马溪组海相页岩有丰富的测井资料和岩心实物资料作为支撑, 同时有精细的古生物分带作为时间标尺, 且纵、横向上有非均质性, 是开展细粒岩层序分层的一个非常好的样本。目前, 中国学者对该套页岩的主流层序划分方案是将五峰组作为一个层序SQ1, 对应凯迪阶— 赫南特阶（至观音桥段顶部）, 龙马溪组划分为两个层序SQ2（赫南特阶— 鲁丹阶— 埃隆阶, 大致对应中国石油划分的龙马溪组一段1亚段（简称“ 龙一1亚段” ））和SQ3（部分埃隆阶— 特列奇阶, 大致对应中国石油划分的龙马溪组一段2亚段（简称“ 龙一2亚段” ）— 龙马溪组二段）[15, 16, 17]。本文的主要研究目的层为SQ1和SQ2, 即凯迪阶— 埃隆阶。

另一方面, 中国对该套层系的页岩岩相划分不甚统一[18], 方案多难以应用于生产, 不利于有利区预测。同时, 早期中国学者受制于资料条件和分析手段的不足, 针对目的层的层序地层研究主要是在三级层序格架下做沉积环境、岩相古地理重建[19, 20], 但目的层四级层序变化较大, 不同四级层序的页岩气储集层特征也有较大差异, 进行四级层序的划分和对比, 并明确其岩相古地理演化过程, 可能会对该层系的有利区优选提供一定指导。

鉴于此, 本文综合利用川南地区110口井的钻、录、测井资料和20口井的氩离子抛光扫描电镜矿物定量分析（QEMSCAN）、大面积高分辨成像（MAPS大拼）, 结合岩石地层和40口井高分辨率生物地层的研究, 运用层序地层学方法, 对川南地区凯迪阶— 埃隆阶进行四级层序的精细划分和对比, 并在此基础上对各个层序的岩相古地理进行重建, 以期为川南地区页岩气勘探开发奠定理论基础, 并供业内同行参考。

1 川南地区凯迪阶— 埃隆阶基本地质概况

川南地区位于中国南方上扬子地台西南缘, 主要指大凉山以东、乐山— 龙女寺古隆起龙马溪组剥蚀线以南、华蓥山以西和黔北凹陷以北的区域, 面积约为4× 104 km2, 地处川南低陡穹形带[21]（见图1a）, 有大面积的构造稳定区, 五峰组现今埋深主要为2 000~6 000 m, 按照中国石油川南页岩气田分布和矿权分区, 川南地区分为长宁地区、泸州地区、威远地区和渝西地区（见图1b）。

图1 研究区概况及LU202井地层综合柱状图

目的层沉积时间为距今438.49~447.62 Ma, 广泛分布于扬子地区。地层纵向连续整合, 岩性主要为页岩类, 其次为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥灰岩、介壳灰岩类（见图1c）, 沉积构造主要为纹层和块状层理, 生物主要为笔石、腕足、腹足、头足类及硅质远洋浮游生物等[22]。2014年中国石油化工集团公司涪陵会议上, 陈旭等建立了一个扬子区凯迪阶— 埃隆阶— 特列奇阶的笔石带序列, 并附以代码和国际地层委员会公布的地质年表上的同位素年龄值[23], 此后页岩气勘探工作者多以此序列为时间标尺, 作为凯迪阶— 埃隆阶分层的主要依据之一, 本文亦将该笔石序列做为层序划分依据之一。

2 层序地层

层序命名。作者采用1991年Mitchum的层序级次命名方法[13], 层序命名为Sequence（SQ）, 体系域或体系域的组合命名为四级层序或准层序组Parasequence set（Pss）。

本文主要以钻井岩心上的岩性、沉积构造、笔石带、无机地球化学特征以及电性特征5大类指标作为层序划分的依据和手段, 其中电性特征主要应用含铀伽马、无铀伽马、声波时差、密度、电阻率和铀钍质量分数比（w(U)/w(Th)）曲线。w(U)/w(Th)指标以小于0.75指示含氧环境、0.75~1.25指示贫氧环境、大于1.25指示缺氧环境[24]。

2.1 层序界面

目的层可以识别SB1、SB2和SB3共3个层序边界, 划分SQ1和SQ2共2个层序, 3个层序边界均为连续整合界面。

SB1为持续水退的沉积建造转换界面, 界面之下为早凯迪期沉积的上奥陶统临湘组含黄铁矿的瘤状灰岩, 界面之上为中凯迪期沉积的五峰组含钙质团块或透镜体的黏土质页岩— 硅质页岩SQ1。奥陶纪桑比期, 整个华南基本继承了寒武纪“ 两陆、三台或两台、一盆一坡” 的古地理格局, 桑比晚期至凯迪早期康滇陆存在扩大、两台间的江南深海页岩盆地存在消亡[25, 26]。总体来看, SQ1页岩是被黔中古陆（康滇陆南端向东延伸的古陆）和乐山— 龙女寺水下高点包夹、水体相对桑比期— 早凯迪期碳酸盐台地更浅的“ 水退型页岩” [26]。

SB2为冰期冰盖消融后的沉积建造转换界面以及古海洋状态转换界面。赫南特期发生了一次重要的生物灭绝事件[27], 学术界将该灭绝事件分为两幕[28]：

①第Ⅰ 幕, 持续时间约0.5~1.0 Ma, 全球温度骤降5~8 ℃, 南极形成约1 500× 104 km2的大冰盖, 喜暖生物灭绝, 喜冷生物占领全球, 全球海平面下降80~120 m, 川南地区沉积五峰组观音桥段, 观音桥段主体为介壳灰岩, 可见钙质、泥质粉砂岩与介壳灰岩互层和富锰的藻生物礁等, 由于观音桥段过薄, 测井曲线难识别, 因此本文将其归入SQ1; ②第Ⅱ 幕, 温度回升, 冰川融化, 海平面快速上升, 喜冷生物灭绝, 喜暖生物复苏, 川南地区由碳酸盐岩建造再次转变为页岩建造, 沉积龙马溪组黑色页岩。

SB3是志留系持续水退过程中海平面突降和陆源注入非均质性导致的岩性突变界面及沉积构造突变界面。川南地区志留系残余地层表现为进积型的相带纵向演化趋势, 该趋势亦与该时期内全球持续性的海退较为一致[29]。该界面在川南地区不同区域内有所差异：①在非长宁地区（含长宁西地区）, SB3之下为SQ2的相对高含铀伽马、低无铀伽马、高声波时差、低密度、低电阻率、高w(U)/w(Th)值的富含纹层和重晶石结核的黏土质页岩, SB3之上为SQ3稳定低含铀伽马的粉砂质泥岩/泥质粉砂岩与泥质条带的韵律互层; ②在长宁地区（不含长宁西地区）, 界线上下的电性差异与非长宁地区一致, 但由于其离黔中古陆较近, 物源注入比较充足, 导致SB3之下为偶见极细小重晶石结核的粉砂质泥岩或泥质粉砂岩, SB3之上为含钙泥质粉砂岩和灰质条带韵律互层。

2.2 层序特征

2.2.1 体系域划分及电性特征

以LU205井为例进行重点解剖如下（见图2）：

图2 LU205井层序地层综合柱状图（w(U)— 铀元素质量分数, 10-6; w(Th)— 钍元素质量分数, 10-6）

SQ1可分为两个体系域, 下部为继承临湘组水退的高位体系域（HST）（见图2中4 036.70~4 042.74 m）, 上部为海侵体系域（TST）（见图2中4 032.29~4 036.70 m）, 两个体系域间界线较易识别, TST的电性相对HST表现为低含铀伽马、低无铀伽马、高电阻率、低密度、高声波时差, 其中无铀伽马和密度具有最明显的测井响应特征差异, 是较好的电性分层标志。此外, 虽然冰期沉积的观音桥段厚度薄, 但沉积持续时间目前尚无定论, 因此目前暂认为包含观音桥段的TST是一个完整的厚层海侵— 薄层海退的旋回。由于冰期导致持续的海侵夭折, 因此观音桥段底部可做为第1个最大海泛面SQ1-MFS（见图2的4 033.69 m）, 同时也是SQ1内唯一的最大海泛面（MFS）。

SQ2是在“ 第Ⅱ 幕冰盖消融导致的大规模海侵” 和“ 志留系持续弹性海退” 两个大背景下的层序。由下至上可识别4个MFS（GR峰值处）, 分别为位于图2的4 031.76 m（SQ2-MFS1）、4 024.65 m（SQ2-MFS2）、4 004.88 m（SQ2-MFS3）和3 982.28 m（SQ2-MFS4）, 此外SQ2内有5个岩性渐变和岩性突变界面：①图2的4 031.33 m处为岩性渐变界面, 界面之上含铀伽马、无铀伽马和声波时差降低, 密度和电阻率升高; ②图2的4 026.50 m处为岩性渐变界面, 界面之上明显呈含铀伽马、无铀伽马、声波时差、密度增高和电阻率降低; ③图2的4 024.13 m处为明显的岩性突变界面, 界面之上黏土矿物含量激增, 含铀伽马和声波时差明显降低, 无铀伽马、密度和电阻率明显增高; ④图2的4 009.54 m处为岩性渐变界面, 界面之上含铀伽马、无铀伽马、声波时差和密度明显增高, 电阻率稍降低, 密度和声波时差开始明显散开; ⑤图2的3 995.60 m处为岩性渐变界面, 界面之上含铀伽马、无铀伽马、声波时差、密度、电阻率明显增高, 且内部出现多套伽马低峰, 中部的低峰最明显（见图2中3 982.90~3 984.86 m）, 低峰上部的伽马高峰处即为SQ2-MFS4。鉴于此, SQ2由底至顶体系域变化为①TST— ②HST— ③HST— ④TST— ⑤HST— ⑥HST— ⑦TST— ⑧HST— ⑨TST— ⑩HST。

2.2.2 四级层序与笔石带关系

笔石带是目的层层序划分的重要标志之一, 其对地层划分对比来说具较大的“ 时钟标尺” 意义, 以笔石带首现界线较清楚的Y101H2-7井为例（见图3）, SQ1-HST可以较好地对应WF2笔石带（川南地区少见WF1笔石带）, 持续时间约0.6 Ma, 划为Pss1, 对应凯迪早中期; SQ1-TST对应WF3— WF4笔石带和Hirnantia Fauna, 持续时间约2.6 Ma, 划为Pss2, 对应凯迪中晚期— 赫南特期第Ⅰ 幕; SQ2-①TST— ②HST可以较好地对应LM1笔石带（未至LM2首现）, 持续时间约0.6 Ma, 划为Pss3, 对应赫南特期第Ⅱ 幕; SQ2-③HST对应LM2— LM3（含一小部分LM4）, 持续时间约1.4 Ma, 划为Pss4, 对应鲁丹早中期; SQ2-④TST— ⑤HST对应部分LM4（未至LM5）, 持续时间约0.9 Ma, 划为Pss5, 对应鲁丹中晚期; SQ2-⑥HST对应LM4局部、LM5, 带一小部分LM6, 持续时间约0.8 Ma, 划为Pss6, 对应鲁丹晚期— 埃隆早期; SQ2-⑦TST— ⑧HST对应部分LM6（未至LM7）, 持续时间约1.6 Ma, 划为Pss7, 对应为埃隆中期; SQ2-⑨TST— ⑩HST对应LM7、部分LM8（含一小部分LM6, 未至LM9）, 持续时间约0.7 Ma, 划为Pss8, 对应埃隆晚期。

图3 凯迪阶— 埃隆阶层序地层连井图A-A° （Pss3底拉平, 剖面位置见图1b）

2.2.3 岩性特征

页岩岩性命名在全球学术界内尚未统一, 因此用岩性标志划分层序是最大的困难之一。本次利用QEMSCAN和MAPS大拼, 进行了微米、纳米级尺度的半定量分析, 以表格形式初步将目的层常见岩性分为4大类10小类（见表1）。仍以Lu205井为例, Pss1为硅质黏土质页岩, 陆源石英为主; Pss2为含方解石硅质页岩, 自生石英为主, 且石英具六方双锥形态; Pss3为含白云石硅质页岩, 自生石英为主; Pss4为含白云石硅质页岩, 白云石含量相对Pss3稍降低, 但仍达到含白云石的级别, 自生石英为主; Pss5为硅质页岩, 硅质含量较高, 自生石英为主, XRD分析与QEMSCAN分析有明显差异, XRD显示黏土含量有增大, 大批井均为此现象, 但QEMSCAN显示石英含量极高, 黏土含量极低; Pss6— Pss7为硅质黏土质页岩, 陆源石英颗粒为主; Pss8为钙质黏土质页岩, 陆源石英颗粒为主, 且粒径相对下部地层增大。总体而言, 除了Pss5外, 其余层序XRD与QEMSCAN可以较好匹配。

表1 川南地区凯迪阶— 埃隆阶岩性分类简表

2.2.4 沉积构造特征

目的层沉积构造丰富, 纵向分布可以和8个四级层序较好的匹配, 是划分四级层序的最直观且最重要的标志（见图4, 主要为数字岩心滚扫照片）。

图4 凯迪阶— 埃隆阶沉积构造图版
（a）ND216井, 2 325.4 m, Pss1顶, 两套斑脱岩; （b）JYT1井, 4 322.3 m, Pss2顶部, 波浪状方解石脉体; （c）WD213井, 3 747.3 m, Pss3, 生物硅质条带, 硅质主要为放射虫; （d）ND210井, 2 299.8 m, Pss4, 密集极薄纹层; （e）LU202井, 4 311.5 m, Pss5, 纹层带递变; （f）ZU205井, 3 344.4 m, Pss6底, 斑脱岩条带、硅质条带、黄铁矿伴生; （g）ZI211井, 3 774.1 m, Pss7, 黄铁矿同沉积揉皱; （h）ND213井, 2 524.0 m, Pss7中上部, 小型鲍玛序列; （i）ZU208井, 4 345.5 m, Pss8, 重晶石结核; （j）ND211井, 2 223.5 m, Pss8, 小型鲍玛序列C段; （k）Y101H41-2井, 4 071.4 m, Pss8, 钙质粉砂岩

Pss1底部见条带状或透镜状钙质团块, 多见疑似的生物扰动, 少见纹层, 黄铁矿为斑点状, 顶部见两套岩心上极易识别的钾质斑脱岩条带[30]（见图4a）。Pss2多见极薄— 薄纹层, 带递变、向上逐渐减少, 偶见薄层含放射虫、海绵骨针的生物硅质条带, 斑脱岩极多, 斑脱岩内部多见晶体个体较小的自生黄铁矿, 见近似平行层面的波浪状方解石脉体（见图4b）, 或可作为分层的构造标志, 推测赫南特阶沉积不久后, 发生了级别较小的构造活动, 而观音桥段介壳灰岩优先成岩并形成应力隔挡, 上覆地层沉积较少且未成岩, 因此构造作用只影响凯迪中晚期沉积且邻近观音桥段的岩层。Pss3多见块状层理和不连续极薄的粉砂和黄铁矿纹层, 见生物硅质条带或纹层（见图4c）, 内部多见大小不一黄铁矿结核, 未见斑脱岩, 斑脱岩可作为划分Pss2和Pss3的沉积构造标志。Pss4纹层极其发育, 多为较密集的黄铁矿或粉砂极薄纹层（见图4d）, 见大量生物硅质条带或生物硅质纹。Pss5块状层理段和纹层发育段叠置, 出现的纹层密集程度减少且带递变, 多为明显黄铁矿或粉砂极薄纹层（见图4e）。Pss6纹层极其发育, 纹层密且厚, 以薄— 中纹层为主, 黄铁矿纹较少, 仍见生物硅质条带, 底部常出现一条厚层斑脱岩（见图4f）, 多见类似Pss2的平行于层面的波浪状方解石脉体, 但脉体单厚度小于Pss2。Pss7仍见厚薄不一的斑脱岩条带, 条带内见较大粒的自生黄铁矿立方体, 非长宁地区为纹层与块状层理叠置, 纹厚、带递变, 偶见黄铁矿中— 厚纹同沉积揉皱（见图4g）, 长宁地区纹层更厚且不平直, 偶见小型鲍玛序列（见图4h）。Pss8仍见厚薄不一的斑脱岩条带, 偶见生物硅质条带, 内部见较大粒的自生黄铁矿立方体, 非长宁地区与长宁地区沉积构造有所差异, 非长宁地区纹层较多、间隔较大, 见大量顺纹层的重晶石结核体（见图4i）, 该结核体多带圈层, 内部为黄铁矿, 向外为重晶石, 最外圈偶见纤闪石, 结核长直径具由北向南逐渐减小至消失的趋势, 大规模分布的重晶石结核体形成“ 前缘带” 多出现在含氧、贫氧、缺氧频繁交替的环境中[31], 长宁地区纹层更厚, 重晶石结核更细小, 且多见重力流沉积或液化沉积物流沉积的强水动力条件沉积构造（见图4j）, 此外, Pss8内数套低伽马、低声波时差、高密度的段内不发育重晶石结核体, 岩性以钙质粉砂岩、灰质泥岩、泥灰岩为主, 与上下岩性突变接触（见图4k）, 也可作为辅助分层标志。Pss8上覆地层多见砂泥韵律层理。

对于纹层来说, 不同四级层序的纹层特征在面上基本上是一致的, 推测纹层已经不仅仅是水动力条件发生变化后的表征, 而受物源供给条件的影响更大。换言之, 陆棚背景下, 同一个时间内, 长宁地区出现了纹层, 泸州、威远、渝西地区也必定会出现纹层, 只是纹层的级别有差异。因此, 纹层的特征也是一个非常好的分层标志。

2.3 四级层序氧化还原条件与TOC关系

近年来, 大批无机地球化学学者已经优选出了能指示目的层氧化还原条件的最佳指标w(U)/w(Th)值, 且w(U)/w(Th)值与TOC值有明显相关性[4]。仍以Lu205井为例（见图2）：Pss1的w(U)/w(Th)值整体偏低, 为0.07~0.23, 平均值为0.13, 值域稳定, 属于含氧环境, TOC平均值为1.03%, 顶部出现高值; Pss2的w(U)/w(Th)值为0.15~2.36, 平均值为0.78, 相对Pss1明显增大, 且纵向具有由底至上逐渐增加的趋势, 属于底部含氧, 向上逐渐贫氧, 至顶部缺氧的氧化还原条件特征, TOC平均值为3.36%; Pss3的w(U)/w(Th)值较高, 为1.37~2.38, 平均值为1.90, 值域稳定, 属于缺氧环境, TOC平均值4.43%; Pss4的w(U)/w(Th)值相对Pss3稍低, 为1.27~1.57, 平均值为1.41, 值域稳定, 仍属于缺氧环境, TOC平均值3.88%; Pss5的w(U)/w(Th)值相对Pss4稍低, 为0.98~1.67, 平均值为1.34, 值域稳定, 属于整体缺氧、偶贫氧环境, TOC平均值为3.77%; Pss6的w(U)/w(Th)值较Pss5明显降低, 为0.33~0.86, 平均值为0.46, 值域稳定, 属于整体含氧、底部贫氧环境, TOC平均值为2.59%; Pss7的w(U)/w(Th)值较Pss6更低, 为0.27~0.74, 平均值为0.45, 值域稳定, 属于含氧环境, TOC平均值为2.40%; Pss8的w(U)/w(Th)值总体来看, 相对于Pss7有明显增高, 但是值域极不稳定, 为0.29~1.25, 平均值为0.64, 属于整体含氧, 偶贫氧、缺氧环境, 最高值位于Pss8底部, TOC平均值为2.28%; Pss8上覆地层的w(U)/w(Th)值远小于0.75, 且无高值, TOC值稳定小于2%。总体来看, 最大海泛面处TOC均为高值（见图2）, Pss3— Pss5高TOC值主要受控于氧化还原条件, Pss6— Pss8高TOC值可能由氧化还原条件和古生产力共同控制。

2.4 四级层序岩相古地理

从目前岩相的研究来看, 大批学者已多把纵向页岩岩相刻画的极为精细, 结合生产实践, 也找到了最优势的页岩岩相-硅质页岩类岩相（高TOC值和高脆性）和硅质黏土质页岩相（高TOC值和低脆性）[32], 有鉴于此, 本文尝试将川南地区凯迪阶— 埃隆阶优势页岩岩相的发育时期（主要为四级层序时期）和发育规模进行平面上的恢复。

Pss1厚度较薄, 全区均为含氧环境下沉积的富含生物扰动的钙质黏土质页岩相, TOC值低、脆性差, 均不是优质岩相。Pss2岩相在横向上非均质性极强, 在泸州— 渝西地区主要为硅质页岩相大类, 泸州— 渝西地区以外的区域几乎“ 一井一相” , 见泥质粉砂岩相、黏土质页岩相, 甚至泥灰岩/云岩相等, 样品可能不具代表性, 因此本文主要对Pss3— Pss8进行岩相古地理恢复（见图5）。

图5 川南地区Pss3— Pss8岩相古地理平面图

Pss3在渝西地区中部— 泸州地区北部— 长宁地区西北部以含（铁）白云石/方解石硅质页岩相为主, 向两侧转变为硅质页岩相, 泸州地区北侧偶见含黏土硅质页岩相。厚度上整体具由东南向西北减薄的趋势雏形, 为后续四层层序厚度变化以及岩相变化做了铺垫（见图5a）。值得注意的是, 无论从厚度、沉积构造、氧化还原条件以及Pss3沉积前环景来看, 泸州地区应为目前水体最深的区域, 但大量样品观察到含白云石硅质页岩, 偶见含方解石硅质页岩, 因此深水陆棚环境水体最深处应存在一个碳酸盐矿物沉积区。从目前的生产效果来看, 含白云石/方解石硅质页岩相带亦属于优质岩相带, 该时期川南地区均为优质岩相。

Pss4在长宁地区西部、泸州地区北部、渝西地区南部为含白云石硅质页岩相、硅质页岩相, 威远地区— 渝西地区北部、泸州地区南部为含黏土硅质页岩相, 长宁地区东侧为硅质页岩相, 长宁地区主体为含黏土硅质页岩相（见图5b）。Pss4已基本定型由东南向西北逐渐减薄的趋势。

Pss5在川南地区已不发育含白云石/方解石硅质页岩相, 在泸州地区— 长宁地区西侧发育硅质页岩相, 其余地区发育含黏土硅质页岩相（见图5c）。Pss5已定型由东南向西北逐渐减薄的趋势, 沉降中心在纳溪— 江安— 水富— 高县一带。

Pss6相对Pss5黏土矿物含量激增, 长宁地区中部至东部主要为硅质黏土质页岩相, 局部区域见含黏土、含长石硅质页岩相, 长宁地区西部及其西南侧主要为泥质粉砂岩相, 渝西地区中部— 泸州地区北部— 长宁地区西北部为含长石硅质页岩相, 局部地区为含黏土硅质页岩相, 威远地区— 渝西地区北部为长石质黏土质页岩相, 其余大部分地区为硅质黏土质页岩相（见图5d）。Pss6沉积速率已经较明显增高, 远大于Pss3— Pss5, 厚度上继承Pss5由东南向西北减薄的趋势, 沉降中心稳定在长宁地区。

Pss7在平面上出现较大差异, 威远地区中部及西南部为钙质黏土质页岩相, 向东至威远地区东部和渝西地区北部过渡为长石质黏土质页岩相和硅质黏土质页岩相, 渝西地区中部、泸州地区中部、长宁地区西北部为长石质黏土质页岩相, 泸州地区北部为硅质黏土质页岩相, 泸州地区南部至长宁地区为钙质黏土质页岩相和泥质粉砂岩相（见图5e）。Pss7沉积速率在Pss6的基础上持续增高, 仍具备由东南向西北减薄的趋势, 沉降中心仍在长宁地区。

Pss8在近南东— 北西向的长宁地区东南侧— 长宁地区— 泸州地区— 威远地区中部、东部和渝西地区, 具有从泥灰岩相、灰质泥岩相、泥质粉砂岩相、钙质黏土质页岩相、长石质黏土质页岩相、硅质黏土质页岩相的岩相递变规律, 威远地区西部为长石质黏土质页岩相（见图5f）。Pss8沉积速率极高, 与Pss3— Pss7不是一个数量级, 同样具备由东南向西北减薄的趋势, 沉降中心或侧向加积中心稳定在长宁地区。

3 四级层序演化模式

总体来看, Pss1— Pss8海平面经历六退五进, 冰期后的第1次海侵SQ2-MFS1是级别最大的一次海泛面（见图6）。Pss1为全区均为含氧环境, 海平面较低, 古生产力较高, 水体较浅（见图6a）; Pss2非冰期为浅水滞留贫氧— 缺氧环境, 海洋闭塞, 为持续的海侵, 古生产力中等（见图6b）, 至冰期, 古生产力有所升高, 整体为含氧环境（见图6c）; Pss3冰盖消融, 海平面大幅上升, 全区水体较深、缺氧, 海洋半滞留, 古生产力有所降低（见图6d）; Pss4海洋弹性恢复, 海平面有所下降, 但水体仍较深, 威远、渝西、泸州整体缺氧, 长宁地区提前进入贫氧环境, 海洋半滞留, 古生产力仍较低（见图6e）; Pss5海平面早期有所升高, 之后缓慢下降, 由于海洋滞留程度减弱, 威远、渝西、泸州地区进入缺氧— 贫氧环境, 长宁地区甚至进入贫氧— 含氧环境, 但该时期古生产力开始增高（见图6f）; Pss6海平面快速下降, 滞留程度有所增加, 威远、渝西、泸州地区处于含氧— 偶贫氧环境, 长宁地区已进入稳定的含氧环境, 该时期古生产力快速增加（见图6g）; Pss7早期海平面短暂上升, 之后持续下降, 滞留程度降低, 威远、渝西地区为贫氧— 偶含氧环境, 泸州、长宁地区为较稳定的含氧环境, 该时期古生产力仍在持续升高（见图6h）; Pss8海平面升降极为频繁, 早期上升过程中伴随较多的下降, 晚期为持续的下降, 滞留程度降低, 威远、渝西、泸州地区为富Ba的海洋, 含氧、贫氧、缺氧交替, 长宁地区为稳定的含氧环境, 古生产力达到峰值（见图6i）。

图6 川南地区四级层序沉积演化模式

4 结论

建立了川南地区凯迪阶— 埃隆阶层序地层划分方案, 划分2个层序, 识别3个层序边界、5个最大海泛面和12个体系域, 依据体系域及其组合, 划分8个四级层序, 由老至新为Pss1— Pss8。

确定了川南地区凯迪阶— 埃隆阶优势页岩岩相的发育时期, 预测了发育规模, 含白云石/方解石硅质页岩相、硅质页岩相、含黏土硅质页岩相、含长石硅质页岩相主要发育在威远、渝西、泸州地区的Pss3— Pss5和长宁西部— 泸州北部— 渝西中部地区的Pss6以及长宁地区的Pss3— Pss4, 硅质黏土质页岩相主要发育在Pss6的泸州地区南部— 长宁地区（不含长宁西部）、威远地区东部— 渝西地区北部以及泸州地区南部的Pss7、泸州地区北部— 威远地区— 渝西地区的Pss8。

建立了川南地区凯迪阶— 埃隆阶四级层序演化模型, Pss1— Pss8海平面经历六退五进, 冰期后的第1次海侵SQ2-MFS1是级别最大的一次海泛面。

（编辑 魏玮）

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